[发明专利]基于光线追迹理论的光学有效载荷外部杂散光抑制方法

说明书

本发明提供了一种杂散光抑制领域内的基于光线追迹理论的光学有效载荷外部杂散光抑制方法，包括以下步骤：步骤一，将已建好的卫星初步模型导入光线追迹软件；步骤二，设置星表材料的特性参数，建立外部辐射源特性；步骤三，完成光线追迹，获取进入光学有效载荷内部的杂散光传输路径、杂散光传递面；步骤四，计算光学有效载荷观测视场角范围；步骤五，根据杂散光在传递面的入射角度，在杂散光传递面上建立有角度倾斜的阶梯面，将杂散光全部反射到光学有效载荷观测视场角范围外；步骤六，重复步骤一至步骤五，经多次迭代，直到杂散光全部反射到光学有效载荷观测视场角范围外。本发明方法简易，可从根源消除光线经卫星表面反射或散射而引入杂散光。

技术领域

本发明涉及杂散光抑制领域，具体地，涉及一种基于光线追迹理论的光学有效载荷外部杂散光抑制方法。

背景技术

光学有效载荷在轨极易受到杂散光干扰，杂散光不仅影响光学载荷信噪比，还可在特定时段或光照条件下，造成图像数据失效，严重的甚至造成光学载荷严重饱和，从而丧失成像能力。

卫星发射入轨后，在光照区太阳光或地气光直接照射在卫星上，经卫星表面反射或散射很有可能进入有效载荷观测视场内，影响有效载荷图像质量。对于配置高灵敏光学载荷的卫星，除载荷内部进行遮光罩、消光光阑、消光涂层处理、多次折返等消光措施外，应尽可能从根源消除杂散光的来源。

如附图2所示，卫星在轨运行期间，除了通过光学有效载荷对地观测口4对地球表面目标观测外，还需定期进行星上定标，监视探测器、漫反板等器件的衰退，对遥感数据进行定量化校正。太阳光线6直接入射光学有效载荷定标遮光罩3内，通过定标组件完成星上定标工作。在星上定标过程中，往往会有杂散光进入光学有效载荷定标遮光罩3内，影响定标结果，例如太阳光线7经过光学有效载荷B表面散射进入光学有效载荷定标遮光罩3内。

经现有技术检索，中国发明专利号为CN200910224073.8，发明名称为一种航天器星体跟踪器杂散光抑制装置，包括第一级抑制装置和第二级抑制装置，其中在杂散光入口方向上并且在探测光学系统之前依次设置该第一级抑制装置和第二级抑制装置，所述第一级和第二级抑制装置均为圆筒状，并且在所述一级和第二级抑制装置中均设置多个挡光环，该杂散光抑制装置能够减少各类杂散光对星体跟踪器探测星体的干扰，使得星体跟踪器能够进行星体探测与进行星图识别和提高星体探测能力，提高导航精度，同时在考虑到航天器达到负载能力、材料和结构工艺等的限制，在该抑制装置在允许的尺寸范围内实现最优结构尺寸。此装置结构复杂，且不能从根本上解决杂散光的问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于光线追迹理论的光学有效载荷外部杂散光抑制方法。

本发明提供一种基于光线追迹理论的光学有效载荷外部杂散光抑制方法，包括以下步骤：

步骤一，建立卫星初步模型，卫星平台及各光学载荷的轮廓与真实产品状态一致；

步骤二，将已建好的卫星初步模型导入光线追迹软件；

步骤三，设置星表材料的特性参数，建立外部辐射源特性；

步骤四，完成光线追迹，获取进入光学有效载荷内部的杂散光传输路径、杂散光传递面；

步骤五，计算光学有效载荷观测视场角范围；

步骤六，根据杂散光在传递面的入射角度，在杂散光传递面上建立有角度倾斜的阶梯面，将杂散光全部反射到光学有效载荷观测视场角范围外；

步骤七，重复步骤一至步骤六，经多次迭代，直到杂散光全部反射到光学有效载荷观测视场角范围外。

一些实施方式中，所述步骤二中光线追迹软件为TracePro软件。

一些实施方式中，所述步骤三中的外部辐射源特性是通过STK软件及MORTRAN软件仿真获取的太阳或地气光辐射角度及能量。